JPH08270007A

JPH08270007A - 地中連続壁掘削機

Info

Publication number: JPH08270007A
Application number: JP7596595A
Authority: JP
Inventors: Nobuhisa Ikeda; 修久池田; Katsuhiko Omura; 克彦大村; Susumu Tokunaga; 進徳永
Original assignee: Tone KK
Current assignee: Tone KK
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-15
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JP2990236B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電動モータ、油圧駆動装置を掘削機本体に搭
載することにより、電動モータ及び油圧動力伝達手段の
騒音を無くし、油圧駆動ラインの簡素化を図り、さらに
掘削用カッタの回転数を変化させて効率よく地中を掘削
する。【構成】掘削機本体３２に電動モータ３４及び油圧動
力伝達手段３５を搭載したので、油圧動力伝達手段３５
が掘削機本体３２と共に掘削溝孔内に満たした泥水中に
入る。従って、電動モータ３４及び油圧動力伝達手段３
５の騒音が無くなる。また、地上の油圧ユニットと掘削
機本体３２の油圧モータ３４等を連通する多数の油圧ホ
ースや油圧ホースを案内する油圧ホースリールが不要に
なるので、構造が簡素化する。また、油圧ポンプ３６の
吐出量等を変えて、油圧モータ３８Ａ、３８Ｂの回転数
等を制御し、掘削用カッタ４３の回転をコントロールす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動モータを駆動し、油
圧動力伝達手段を介して掘削カッタを駆動させる地中連
続壁掘削機に係り、特に地中連続壁の構築に好適な矩形
断面状溝孔の掘削を行う地中連続壁掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中連続壁の用途には地中構造壁、高層
ビル等の剛体基礎、埋立地の止水構造壁、ケーソンに代
わる地下構造物等があげられる。地中連続壁を構築する
場合は、崩壊等を防止する為、特殊泥水で掘削溝孔を満
たしつつ、溝孔掘削機で地中に連続する壁状の溝孔を掘
削する。次に、掘削された溝孔の中に鉄骨を建て込み、
地上からコンクリートを打設することにより１エレメン
トの壁を形成する。そして、このような壁を繋ぎ合わせ
ることにより、全体として連続した壁体を地中に構築す
る。

【０００３】溝孔掘削機は、１例として特公平４−５４
００６号公報、特公平５−５１７３１号公報に開示され
ているように、掘削機本体の下端部に一対のドラムカッ
タと、一対のドラムカッタの間に２つのリングカッタを
配したカッタユニットを２個並列配設している。そし
て、２個のカッタユニットをそれぞれ相反回転しながら
装置本体を下降させることにより地中に溝孔を掘削す
る。

【０００４】図６に示すように、この溝孔掘削機は掘削
機本体に電動モータ１０、１０を設け、電動モータ１
０、１０の回転力は減速ギア１２、１２を介して一対の
ドラムカッタ１４、１４に伝達される。そして、一対の
ドラムカッタ１４、１４に伝達された回転力は２つのリ
ングカッタ１６、１６に伝達される。これにより、一対
のドラムカッタ１４、１４及び２つのリングカッタ１
６、１６が回転する。

【０００５】また、その他の溝孔掘削機として、回転軸
を複数本垂直に回動自在に配設し、それぞれの回転軸の
先端部に掘削用ビットが設けられた垂直多軸式の掘削用
カッタを備えたものが知られている。この溝孔掘削機も
電動モータの回転力がギアを介して回転軸に伝達され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
溝孔掘削機は電動モータ、ギア減速装置及びカッタが直
結して一定の回転数で回転しているので、溝孔掘削機で
溝孔を掘削する際に、掘削する地層が異なる場合、急激
な負荷変動を防ぐため各々の地層に対応させてカッタの
回転数を変化させることができないという問題がある。
また、インバータ等を設けて、回転数を制御する場合、
起動トルクが得られないという問題がある。

【０００７】一方、溝孔掘削機には油圧モータの回転力
を減速ギアを介して掘削用カッタに伝達するものがあ
る。すなわち、この溝孔掘削機は、油圧ユニットを地上
に配置し、油圧ユニットを回転して油圧ポンプから吐出
された油圧を、地上からの油圧ホースを介して掘削機本
体に配設された油圧モータに供給する。これにより、油
圧モータが回転して、その回転力は減速ギアを介して掘
削用カッタに伝達される。

【０００８】この溝孔掘削機は、油圧ユニットが地上に
配置されているので、電動モータ及び油圧ポンプ等の油
圧ユニットの騒音が大きく、夜間の作業に苦情がでると
いう問題がある。また、油圧ユニットが地上に配置さ
れ、油圧モータが掘削機本体に設けられているので、地
上の油圧ユニットと地中の掘削機本体の油圧モータとが
多数の油圧ホースで連通されて吊下げられている。これ
らの多数の油圧ホースは掘削機の掘削深さを考慮して十
分な長さが確保されている。従って、例えば深度１５０
ｍの場合油圧ホース長さは約２００ｍとなり、管路抵抗
でホースラインにロスが生じるという問題がある。ま
た、掘削中に油圧ホースを切断するという問題もある。

【０００９】さらに、地上の油圧ポンプと掘削機本体の
油圧モータ等が多数の油圧ホースで連通されるので、掘
削深度に対応して多数の油圧ホースをくり出し、或いは
巻戻す為の多連式油圧ホースリールが必要になり、溝孔
掘削機の構造が複雑になるという問題がある。本発明は
このような事情に鑑みてなされたもので、掘削用カッタ
の回転数を変化させて効率よく地中を掘削し、騒音の低
減を図り、管路抵抗等によるホースラインのロスが無
く、構造の簡素化を図ることができる地中連続壁掘削機
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する為に、掘削機本体に回動自在に支持された掘削用
カッタと、掘削機本体に設けられた電動モータと、掘削
機本体に設けられた油圧ポンプ及び油圧モータ等の油圧
装置を有し、前記電動モータに連結された前記油圧ポン
プから吐出された油圧で前記油圧モータを回転し、前記
油圧モータの回転力で前記掘削用カッタを駆動する油圧
動力伝達手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１１】また、本発明は、前記目的を達成する為
に、前記掘削機本体に制御装置を設け、地上から遠隔操
作された信号に基づいて前記制御装置を介して前記油圧
動力伝達手段を制御し、前記掘削用カッタの回転数、回
転力又は回転方向を可変にすることを特徴としている。

【００１２】

【作用】本発明によれば、掘削機本体に電動モータを備
え、さらに油圧ポンプ及び油圧モータ等の油圧装置を備
えた油圧動力伝達手段を掘削機本体に設けた。そして、
電動モータに連結された油圧ポンプから吐出された油圧
で油圧モータを回転し、油圧モータの回転力で掘削用カ
ッタを駆動する。

【００１３】このように、掘削機本体に電動モータ及び
油圧動力伝達手段を搭載することにより、油圧動力伝達
手段が掘削機本体と共に地中泥水中に入る。また、油圧
モータ及び油圧ポンプが掘削機本体に設けられたので、
地上の油圧ポンプと掘削機本体の油圧モータ等を連通す
る多数の油圧ホースが不要になると共に油圧ホースを案
内する油圧ホースリールが不要になる。

【００１４】また、地上からは、電動モータ駆動用ケー
ブルと制御用ケーブルを掘削機本体に連結するだけで済
むので構成が簡素化する。さらに、油圧動力伝達手段
は、地上から遠隔操作された信号に基づいて油圧ポンプ
の吐出量を調整して油圧モータの回転数、回転力や回転
方向を変更する。これにより、地上から容易に掘削用カ
ッタの回転をコントロールすることができる。

【００１５】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る地中連続
壁掘削機について詳説する。図１は本発明に係る地中連
続壁掘削機３０の正面図、図２、図３はそれぞれ動力伝
達系を示したブロック図及び油圧動力伝達系の油圧回路
を示した図である。図１に示すように、地中連続壁掘削
機３０は、略矩形状に形成された掘削機本体３２を有
し、掘削機本体３２の中央に吊下げ用シリンダ２４が取
り付けられている。吊下げ用シリンダ２４のロッド２４
Ａの上端部に吊具２６が取り付けられ、吊具２６はラン
ニングブロック２８を介して地上のクレーン（図示せ
ず）で吊り下げられる。従って、吊下げ用シリンダ２４
を操作することにより、掘削機本体３２を一定の速度で
低速に下降することができる。

【００１６】掘削機本体３２は吊下げ用シリンダ２４の
左右側にそれぞれ掘削手段３３Ａ、３３Ｂを備えてい
る。掘削手段３３Ａ、３３Ｂは同一構成なので、以下左
側の掘削手段３３Ａを説明して、右側の掘削手段３３Ｂ
の説明を省略する。図２に示すように、左側の掘削手段
３３Ａは電動モータ３４、油圧動力伝達手段３５、減速
ギア３９Ａ、３９Ｂ及び掘削用カッタ４３を備えてい
る。電動モータ３４は掘削機本体３２の上部に搭載さ
れ、カバー４４で覆われている。カバー４４にはコンセ
ントボックス４６が取り付けられ、コンセントボックス
４６には地上に配置された操作盤（図示せず）からケー
ブルリールを介して延長されたケーブル４８が電気的に
接続されている。そして、ケーブル４８はコンセントボ
ックス４６を介して電動モータ３４に電気的に接続され
ている。従って、操作盤のスタートボタンを押すと、電
動モータ３４が駆動する。

【００１７】図３に示すように、電動モータ３４にはク
ーラライン３７が設けられている。すなわち、クーララ
イン３７のウオータポンプ３７Ａを駆動することによ
り、電動モータ３４の冷却に使用された水がクーラ３７
Ｂに循環されて冷却され、クーラ３７Ｂで冷却された水
が電動モータ３４に循環されて電動モータ３４を冷却す
る。クーラ３７Ｂは、例えばリバース管１０２を被うパ
イプ状のものであって排土用の循環水を利用して冷却す
ることができる。これは掘削泥水に含まれる土砂等が沈
殿し電動モータに付着すると電動モータが発熱する場合
があり、これを防ぐ為に設けたものである。

【００１８】電動モータ３４の下方には油圧動力伝達手
段３５が設けられ、油圧動力伝達手段３５は油圧ポンプ
３６及び油圧モータ３８Ａ、３８Ｂを備えている。油圧
ポンプ３６は電動モータ３４に連結されている。油圧ポ
ンプ３６は、図３に示すように容量可変ポンプが使用さ
れ、チャージポンプ５０と連結されている。油圧ポンプ
３６は油圧モータ３８Ａ及び油圧モータ３８Ｂと閉回路
を形成し、回路には作動油が充満されている。また、チ
ャージポンプ５０Ａは閉回路に連通されている。従っ
て、図３上で電動モータ３４が駆動すると、油圧ポンプ
３６及びチャージポンプ５０が回転し、チャージポンプ
５０はタンク５３内のオイルを閉回路内に補助的に供給
する。電動モータの駆動で油圧モータ３８Ａ、３８Ｂが
回転する。

【００１９】また、チャージポンプ５０と、制御箱５１
内に配設した比例電磁弁等の電磁弁５２とが連通され、
電磁弁５２は、地上に配置された操作盤からの信号に基
づいて弁が開閉される。これにより、チャージポンプ５
０から供給されたオイルが電磁弁５２を介して油圧ポン
プ３６に供給され、油圧ポンプ３６の吐出量、吐出圧力
又は吐出方向が可変に制御される。尚、制御箱５１は掘
削機本体３２に取り付けられている。

【００２０】図４に示すように、油圧モータ３８Ａ、３
８Ｂはギアケース５６の上端部に取り付けられ、掘削用
カッタ４３はギアケース５６の下端部に回動自在に支持
されている。掘削用カッタ４３はドラムカッタ４０Ａ、
４０Ｂ及びリングカッタ４２Ａ、４２Ｂ（図４には４２
Ａのみ図示、図１参照）を備えている。ギアケース５６
は第１、第２、第３のギアケース５６Ａ、５６Ｂ、５６
Ｃから成り、第３のギアケース５６Ｃには一対に回転軸
５８Ａ、５８Ｂが軸支されている。

【００２１】回転軸５８Ａ、５８Ｂにはドラムカッタ４
０Ａ、４０Ｂが固定されている。ドラムカッタ４０Ａ、
４０Ｂの内部は第３のギアケース５６Ｃを収納可能な大
きさに形成されている。また、回転軸５８Ａ、５８Ｂの
下方には２本の回転軸６０Ａ、６０Ｂ（図４には６０Ａ
のみ図示、図１参照）が支持され、回転軸６０Ａ、６０
Ｂにはリングカッタ４２Ａ、４２Ｂが固定されている。
ドラムカッタ４０Ａ、４０Ｂ及びリングカッタ４２Ａ、
４２Ｂの全周には切刃６２、６２…が形成されている。

【００２２】ギアケース５６内には減速ギア群が回転自
在に支持されており、油圧モータ３８Ａの回転力は前記
減速ギア群を介してドラムカッタ４０Ａ及びリングカッ
タ４２Ａに伝達される。すなわち、油圧モータ３８Ａの
回転力は油圧モータ軸６４に固定された傘歯車６６を介
して傘歯車６８に伝達され、ギア７０、７２、７４、７
６、７８の順でギア８０に伝達される。さらに、ギア８
０に伝達された回転力はギア８２を介して、回転軸５８
Ａに固定されたギア８４に伝達される。

【００２３】これにより、ドラムカッタ４０Ａが矢印ａ
方向に回転する。また、回転軸５８Ａの回転力はアイド
ルギア８６を介して回転軸６０Ａに固定されたギア８８
に伝達され、リングカッタ４２Ａがドラムカッタ４０Ａ
と同方向に回転する。一方、図１で示されるリングカッ
タ４２Ｂも同様にギア８４、ギア９０（一方のみ図示）
を介して回転する。

【００２４】図５は図４に示した動力伝達ラインの説明
図であり、前述したように油圧モータ３８Ａの回転力は
ギアケース５６内の前記減速ギア郡を介してドラムカッ
タ４０Ａ及びリングカッタ４２Ａに伝達される。図５に
示すように、油圧モータ３８Ｂの回転力は、同様に、減
速ギア群を介してドラムカッタ４０Ｂ及びリングカッタ
４２Ｂに伝達される。従って、ドラムカッタ４０とリン
グカッタ４２には、油圧モータ３８Ａ、３８Ｂの双方の
回転力が伝達される。

【００２５】以上、掘削機本体３２の左側に設けられた
掘削手段３３Ａについて説明したが、掘削機本体３２の
右側に設けられた掘削手段３３Ｂのドラムカッタ４０
Ａ、４０Ｂ及びリングカッタ４２Ａ、４２Ｂは左側の掘
削手段３３Ａと反対方向に回動するだけで、構造的には
掘削手段３３Ａと同様である（図１参照）。また、図１
に示すように、掘削装置本体の上下端部にはアジャスタ
ブルガイド９４、９４…が油圧シリンダ９６、９６…を
介して設けられている。また、掘削装置本体には、アジ
ャスタブルガイド９４、９４…用の油圧ユニットと電磁
弁箱（図示しない）とを搭載している。そして、地上の
操作盤よりケーブルを介して、電磁弁箱内の各アジャス
タブルガイド９４、９４…に対応する電磁弁を遠隔操作
することによって各アジャスタブルガイド９４、９４…
を動作させる。アジャスタブルガイド９４、９４…は油
圧シリンダ９６、９６…を伸長することにより掘削装置
本体３２の外側に張り出す方向に移動し、油圧シリンダ
９６、９６…を収縮することにより、掘削装置本体３２
に近づく方向に移動する。このようにアジャスタブルガ
イド９４、９４…を操作することにより、掘削中の地中
連続壁掘削機３０の姿勢を制御する。

【００２６】また、掘削機本体３２の下方には電動又は
油圧駆動の排土用水中ポンプ１００が設けられ、排土用
水中ポンプ１００にはリバース管１０２が連通されてい
る。リバース管１０２は先端部が左右のドラムカッタ４
０Ａ、４０Ｂ間の吸込口１０４に開口し、排土ホース１
０５を介して上端部は地上に開口している。これによ
り、掘削時に排土用水中ポンプ１００を運転することに
より、スライムが地上に排土される。

【００２７】また、油圧駆動ポンプを使用する場合、本
発明の油圧駆動伝達手段方式で駆動することができる。
さらに、図１に示すように、掘削装置本体３２には水圧
バランス装置１１０、１１０…が設けられ、水圧バラン
ス装置１１０、１１０…は掘削装置本体３２に設けられ
たギアケース５６の密封容器に連通されて潤滑油が充満
されている。そして、掘削中に水頭圧が水圧バランス装
置１１０、１１０…に作用して、水圧バランス装置のゴ
ム膜を介して水圧バランス装置１１０、１１０…の水頭
圧がギアケース５６の潤滑油に作用する。これにより、
ギアケース５６内の内圧が外圧（水頭圧）と同一になる
ので、高深度の掘削でも回転軸の高いシール性が得られ
る。

【００２８】このように構成された本発明に係る地中連
続壁掘削機の作用について説明する。先ず、地中連続壁
掘削機３０の掘削機本体３２を吊下げ用シリンダ２４を
介して地上のクレーンで吊り下げる。次に、操作盤のス
タートボタンを押して電動モータ３４を駆動する。この
場合、クーラライン３５のウオータポンプ３５Ａが駆動
してクーラライン３５内を冷却水が循環する。従って、
電動モータ３４の冷却に使用された冷却水はクーラ３５
Ｂに循環されて冷却され、クーラ３５Ｂで冷却された冷
却水は電動モータ３４に循環されて電動モータ３４を冷
却する。

【００２９】このように、電動モータ３４が駆動する
と、油圧ポンプ３６及びチャージポンプ５０が回転す
る。閉回路内のオイルは油圧ポンプ３６により油圧モー
タ３８Ａ、３８Ｂに供給される。これにより、油圧モー
タ３８Ａ、３８Ｂが回転し、オイルは再び油圧ポンプ３
６に戻される。尚、油圧モータ３８Ａ、３８Ｂの回転数
を変更する場合、地上に配置された操作盤からの信号に
基づいて電磁弁５２の弁を操作して、チャージポンプ５
０から供給されたオイルを電磁弁５２を介して油圧ポン
プ３６に供給する。これにより、油圧ポンプ３６の吐出
量が変化して油圧モータ３８Ａ、３８Ｂの回転数が変化
する。また、チャージポンプ５０は油圧モータ３８Ａ、
３８Ｂの冷却や閉回路におけるリーク量を補充する。

【００３０】油圧モータ３８Ａ、３８Ｂが回転すると、
油圧モータ３８Ａ、３８Ｂの回転力は減速ギア群を介し
てドラムカッタ４０Ａ、４０Ｂ及びリングカッタ４２
Ａ、４２Ｂに伝達される。これにより、ドラムカッタ４
０Ａ、４０Ｂ及びリングカッタ４２Ａ、４２Ｂが回転し
て地中を掘削する。そして、ドラムカッタ４０Ａ、４０
Ｂ及びリングカッタ４２Ａ、４２Ｂで掘削されたスライ
ムは、リバース管１０２の先端部の吸込口１０４から吸
い込まれて地上に排土される。

【００３１】また、掘削時に、別途に設ける位置測定装
置により地中連続壁掘削機３０の位置が所定よりずれ、
地中連続壁掘削機３０の姿勢を制御する場合、アジャス
タブルガイド９４、９４…の油圧シリンダ９６、９６…
が伸長してアジャスタブルガイド９４、９４…が掘削装
置本体３２の外側に張り出し、掘削壁を反力として地中
連続壁掘削機３０を僅かに移動させ、左右、前後傾斜又
は回転方向のねじれ等を防止する。

【００３２】地中を掘削する場合、粘土質、礫、岩盤等
の地層を掘削しなければならないが、油圧伝達手段を介
在することにより、急激な負荷変動に対して緩衝効果も
得られる。前記実施例では、掘削用カッタ４３としてド
ラムカッタ４０Ａ、４０Ｂ及びリングカッタ４２Ａ、４
２Ｂを備えた水平多軸式カッタを使用した場合について
説明したが、これに限らず、ドラムカッタだけの水平多
軸式カッタや、その他ビットを備えた垂直多軸カッタ等
を使用してもよい。

【００３３】また、本発明は、前記実施例のような地中
連続壁掘削機に限らず、円形孔掘削機（丸孔）等の電動
モータを搭載したダウンザホールドリルに適用すること
もできる。また、前記実施例では油圧動力伝達手段３５
の油圧ポンプ３６と油圧モータ３８を直結した閉回路で
形成した場合について説明したが、これに限らず、チャ
ージポンプ５０を使用しないで大きなタンクを設け、タ
ンク内のオイルを油圧ポンプ３６で吸入、吐出し、油圧
モータ３８からタンクに戻す一般の開回路で形成しても
同様の効果を得ることができる。

【００３４】また、電動モータ３４、油圧ポンプ３６、
油圧モータ３８は能力、構造によって適宜数配設され
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る地中連
続壁掘削機によれば、掘削機本体に電動モータ及び油圧
動力伝達手段を搭載することにより、油圧動力伝達手段
が掘削機本体と共に掘削溝孔内に満たした泥水中に入る
ので、電動モータ及び油圧動力伝達手段の騒音を無くす
ことができる。また、地上の油圧ユニットと掘削機本体
の油圧モータ等を連通する多数の油圧ホースが不要にな
ると共に油圧ホースを案内する油圧ホースリールが不要
になるので、構造の簡素化を図ることができる。

【００３６】また、本発明によれば、油圧動力伝達手段
は、地上から遠隔操作された信号に基づいて油圧ポンプ
の吐出量や吐出圧力又は吐出方向を変えることにより、
油圧モータの回転数、回転力又は回転方向を制御する。
従って、地質の変化に応じて掘削用カッタの回転をコン
トロールできるので効率よく地中を掘削することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る地中連続壁掘削機の正面図

【図２】本発明に係る地中連続壁掘削機の動力伝達系を
示したブロック図

【図３】本発明に係る地中連続壁掘削機の動力伝達系の
油圧回路を示した図

【図４】本発明に係る地中連続壁掘削機の油圧モータか
らのギア伝達ラインの一方の断面図

【図５】本発明に係る地中連続壁掘削機の動力伝達ライ
ンの説明図

【図６】従来の連続壁掘削機の動力伝達系を示したブロ
ック図

【符号の説明】

３０…地中連続壁掘削機３２…掘削機本体３４…電動モータ３５…油圧動力伝達手段３６…油圧ポンプ３８Ａ、３８Ｂ…油圧モータ４３…掘削用カッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】掘削機本体に回動自在に支持された掘削
用カッタと、掘削機本体に設けられた電動モータと、掘削機本体に設けられた油圧ポンプ及び油圧モータ等の
油圧装置を有し、前記電動モータに連結された前記油圧
ポンプから吐出された油圧で前記油圧モータを回転し、
前記油圧モータの回転力で前記掘削用カッタを駆動する
油圧動力伝達手段と、を備えたことを特徴とする地中連続壁掘削機。
【請求項２】前記掘削機本体に制御装置を設け、地上
から遠隔操作された信号に基づいて前記制御装置を介し
て前記油圧動力伝達手段を制御し、前記掘削用カッタの
回転数、回転力又は回転方向を可変にすることを特徴と
する請求項１の地中連続壁掘削機。